Pemilihan Desain Penutup Pintu Menggunakan Metode Pugh Selection for Design of Door Closing by Pugh Method
TB. Utami Adi Subekhi 1 , Fahad Zaqi Mukmin 2 , Ir. Choirul Anwar 3
1 stt- wastukancana
1 tb@wastukancana.ac.id
2 fahadzaqimukmin004@gmail.com
3 choirul@wastukancana.ac.id
Corresponding author:  fahadzaqimukmin004@gmail.com
Abstrak.
Pintu  merupakan  akses  utama  untuk  memasuki  sebuah  ruangan,  yang  juga  dapat mempengaruhi  efektifitas  dan  keselamatan  pengguna.  Adapun  penelitian  ini  berisi  3 konsep desain mengenai penutup pintu menggunakan prinsip mekanisme 4 batang murni. Dari 3 konsep desain dipilih 1 konsep yang paling unggul dengan menggunakan metode pugh.  Beberapa  parameter  yang  digunakan  dalam  seleksi  metode  pugh  yaitu  massa, kemudahan proses, mobilitas kinematik, dan yield strength sistem  dari masing – masing konsep. Konsep yang unggul yaitu konsep yang memiliki massa dan yield strength sistem yang kecil namun memiliki safety factor yang besar. Berdasarkan analisis dan kesimpulan konsep  desain  maka Yield  strength sistem connecting rod  204  MPa  dan yield  strength sistem slider rail 27.6 MPa. Dan yield strength yang terjadi tidak melebihi/melampaui yield strength kekuatan material yang digunakan. Yield strength galvanis sebesar 300 MPa dan Yield strength alumunium yaitu 276 MPa. Sedangkan safety faktor pada connecting rod = 300 / 204 = 1.4. dan Safety faktor pada slider rail = 276 / 27.6 = 10.
Kata kunci: link 4 batang, Desain 4 bar, penutup pintu.

## Abstract
The  door  is  the  main  access  to  enter  a  room,  which  can  also  affect  the effectiveness  and  safety  of  users.  This  research  contains  3  design  concepts  regarding door  closings  using  the  principle  of  a  pure  4  rod  mechanism.  Of  the  3  design  concepts, the most superior concept was selected using the Pugh method. Several parameters used in the selection of the Pugh method are mass, ease of processing, kinematic mobility, and yield strength of the system for each concept. A superior concept is a concept that has a small mass and yield strength system but has a large safety factor. Based on the analysis and  design  concept  conclusions,  the  yield  strength  of  the  connecting  rod  system  is  204 MPa  and  the  yield  strength  of  the  slider  rail  system  is  27.6  MPa.  And  the  yield  strength that  occurs  does  not  exceed/exceed  the  yield  strength  of  the  material  used.  The  yield strength of galvanized is 300 MPa and the yield strength of aluminum is 276 MPa. While the safety factor on the connecting rod = 300 / 204 = 1.4. and Safety factor on the slider rail = 276 / 27.6 = 10.
Keywords: 4 bar link, 4 bar design, door closing.

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1  Latar belakang
Mekanisme  adalah  bagian  mekanik  yang  berfungsi  memindahkan  gerak  dan  gaya  dari sumber  gerak  ke  keluaran  (output)  (Rider,  2015).    Mekanisme  empat  batang  penghubung  terdiri dari empat batang (link) yang dihubungkan oleh sambungan  - sambungan (joint) sedemikian rupa sehingga  memungkinkan  terjadinya  gerakan  relative  diantara  batang-batang  yang  ada (Soegihardjo,  2002).Mekanisme  jenis  ini  banyak  diaplikasikan  di  berbagai  bidang  untuk memanipulasi  gerak  seperti  pada  peralatan  pemesinan,  alat  pemegang  dan  pemindah  material, peralatan permainan dan lain sebagainya. ( Dedi, Irwan, Muchlisinalahuddin, 2021) Pintu  otomatis  banyak  digunakan  saat  ini  untuk  sistem  otomatisasi  pintu  masuk  sebuah area.  Implementasi  pintu  otomatis  sering  kita jumpai  di  tempat-tempat  umum  seperti  halnya  mall, perkantoran, sekolah, klinik yang mebutuhkan udara steril, rumah-rumah mewah dan banyak lagi. Namun harga dari alat tersebut masih terlalu mahal dan terbatas pada sistem hidrolik dan pegas, sehingga jarang sekali masyarakat dapat menggunakannya, padahal fungsinya sangat diperlukan. Seiring  dengan  kemajuan  teknologi  di  era  modern  seperti  sekarang  ini,  menuntut  manusia  untuk serba praktis dalam menjalankan segala aktifitas sehari-harinya.
Dengan  melihat  situasi  tersebut  penulis  ingin  membantu  dan  menyalurkan  ide  untuk merancang  alat  yang  memiliki  fungsi  yang  sama  yaitu  untuk  mengakses  ruangan  dengan menggunakan  mekanisme  empat  batang  ( Four  Bar  Mechanism ).  Mekanisme  empat  batang merupakan suatu mekanisme yang disusun oleh empat batang kaku yang berfungsi sebagai crank, coupler,  cam,  slider dan  batang  diam  ( ground ).  Mekanisme  empat  batang  ( four  bar  mechanism ) digunakan  pada  sebagian  peralatan  mekanik  untuk  mencapai  proses  atau  gerakan  tertentu. (Krisnu et al., 2010).

## 2. KAJIAN PUSTAKA

## 2.1  Mekanisme Empat Batang (link)
Mekanisme  empat  batang  merupakan  suatu  mekanisme  yang  di  susun  oleh  empat  batang kaku yang terdiri dari crank, coupler, follower dan batang diam ( ground ). Mekanisme empat batang ( four  bar  mechanism )  digunakan  pada  sebagian  peralatan  mekanik  untuk  mencapai  proses  atau gerakan  tertentu.  Mekanisme  ini  terdiri  dari  batang  batang  yang  bergerak  secara  relative  satu terhadap  yang  lainnya.  Dalam  notasi  yang  umum,  batang  tersebut  di  sebut  juga  sebagai  link. Sambungan  batang  yang  yang  memungkinkan  gerakan  relatif  antara  dua  batang  yang disambungkan,  disebut  joint.  Dengan  itu  yang  dimaksud  mekanisme  empat  batang  terdiri  dari empat  batang  ( link )  yang  di  hubungkan  oleh  sambungan-  sambungan  ( joint )  sedemikian  rupa sehingga memungkinkan terjadinya gerakan relatif diantara batang batang yang ada. (Krisnu et al., 2010).
Menurut (J. T kimbler, 2010) mekanisme empat batang dibedakan menjadi tiga, yaitu crank rocker mechanism, double rocker mechanism dan drag link mechanism . Ketiga mekanisme empat batang ini dapat dilihat pada gambar 2.1, 2.2, dan 2.3.
Gambar. 2.1 Crank rocker (Krisnu et al., 2010)
Gambar. 2.2 Double rocker (Krisnu et al., 2010)
Gambar. 2.3 Drag link (double crank) (Krisnu et al., 2010)
Pada mekanisme empat batang jenis crank rocker mechanism , batang 1 (input link) berputar 360 o ,  sedangkan  batang  3  ( output  link )  hanya  berosialisasi  (gambar  2.1).  Pada double  rocker mechanism tidak  ada  satupun  batang  yang  bergerak  rotasi  (gambar  2.2).  Sedangkan  pada drag link  mechanism dua  diantara  empat  batang  bergerak  rotasi  terhadap  sumbu  putarnya  (gambar 2.3).

## 2.2  Mekanisme Slider
Salah  satu  mekanisme  yang  paling  umum  digunakan  adalah  sistem  rangkaian  batang penghubung  empat  batang.  Mekanisme  engkol  peluncur  merupakan  suatu  sistem  rangkaian batang  penghubung  empat  batang  yang  sangat  luas  penggunaannya.  Contoh  yang  umum  dari penggunaannya ditemukan dalam mesin bensin dan mesin disel, seperti pada Gambar 2.4.
Gambar. 2.4 Mekanisme Engkol Peluncur (Naharuddin, 2012)
Mekanisme engkol peluncur merupakan elemen pokok pada sistem kerja motor bahan bakar bensin  atau  solar.  Mekanisme  ini  adalah  suatu  sistem  yang  berfungsi  untuk  menghisap  dan menekan  bahan  bakar  bensin  ke  dalam  silinder  guna  mendapatkan  temperatur  tinggi  pada  gas bahan  bakar  kemudian  meledak  di  atas  permukaan  piston  (torak),  dimana  ledakan  inilah  yang mendorong  piston  (torak)  sekaligus  merubah  gerak  vertikal  menjadi  gerak  berputar  pada  batang poros engkol menjadi tenaga pembangkit untuk memenuhi kebutuhan. (Naharuddin, 2012).

## 2.3  Pemilihan Model Menggunakan Metode Pugh.
Penyaringan  konsep  didasarkan  pada  metode  yang  dikembangkan  oleh  Stuart  Pugh  pada tahun  1980-an  dan  seringkali  disebut  seleksi  konsep  Pugh  (Pugh,  1990).  Tujuan  tahapan  ini adalah mempersempit jumlah konsep secara cepat dan untuk memperbaiki konsep. Ada 4 kriteria yang digunakan dalam pemilihan konsep dengan mengadopsi  dari metode  pugh dan  disesuaikan pada kondisi desain sebagai berikut: (Pripiyana,azmi,dan dewayana,.2008).
1. Massa material
2. Kemudahan proses.
3. Mobilitas kinematic.
4. Yield strength sistem.

## 2.4  Massa Material Semua konsep
Efisisensi  massa  pada  setiap  konsep  sangat  penting  dimana  semakin  ringan  desain  maka akan semakin baik dan juga sebaliknya dimana semakin berat desain maka semakin buruk.

## 2.5  Kemudahan dan kesulitan pada Proses dari Masing-masing konsep
Dari  kemudahan  proses  ini  tentu  saja  setiap  orang  ingin  mengerjakan  sesuatu  atau membuat suatu hal ingin memudahkan prosesnya, begitu pun dengan konsep ini  dimana semakin mudah proses maka semakin baik dan semakin banyak proses maka akan semakin buruk.

## 2.6  Mobilitas Sistem semua Konsep
M = 3 (n-1) – 2f1 – f2 Keterangan: M = mobilitas       F1 = lower pair (sambungan antar link
dimana kontaknya berupa engsel).
N = Jumlah batang
F2 = higher pair (sambungan dimana kontaknya berbentuk titik). Keterangan nilai M: M: 1 = mekanisme dengan m derajak kebebasan M: 0 = struktur yang ditentukan secara statis
M: -1 = struktur statis yang tidak menentu Maka M ≥ 1 adalah sebuah mekanisme. (Ristadi amri, UNY Yogyakarta, 2014)

## 2.7 Yield Strength semua Konsep
Yield  strength sangatlah  penting  karena  dari  kekuatan  luluh  ini  kita  dapat  mengetahui seberapa kuat desain konsep menerima beban sebesar 1.5x gaya kerja tanpa rusak. Apabila yield streng sistem  pada  sebuah  komponen  tidak  melebihi yield  streng materialnya  maka  komponen tersebut  dalam  kondisi  aman,  sedangkan  jika yield  strength sistem  melebihi yield  strength materialnya maka komponen dalam keadaan tidak aman.

## 3. Metode Penelitian

## 3.1  Diagram Alir Penelitian

## Gambar 3.1 Diagram alir dan pembuatan desain

## 3.2  Pemilihan 3 jenis Konsep Desain
Dengan  adanya  desain  konsep  ini  akan  mempermudah  pembuatan  dan  pemilihan  material yang unggul. Ada beberapa desain yang akan dipilih, untuk mencari desain yang paling baik untuk digunakan. Dengan itu sudah ada 3 buah desain konsep yang sudah disiapkan dan dianalisis yang akan dipilih yaitu sebagai berikut:

## 1. Konsep Desain 1

## 2. Konsep Desain 2
Gambar. 3.3 Konsep Desain 2

## 3. Konsep Desain 3
Gambar. 3.4 Konsep Desain 3
4. Hasil dan Pembahasan

## 4.1  Desain Konsep 1

## Keterangan gambar di atas yaitu:
Nama link Nama Part Material Jumlah Yield strength material Yield Strength Sistem Massa Link 1 Bracket Alumunium kotak 1 276 MPa N/A 44.06  g Link 2 Connecting Rod Pipa galvanis 1 300 MPa 204 MPa 71.02 g Link 3 Slider Alumunium kotak 1 276 MPa N/A 19.20 g Link 4 Slider rail Alumunuim kotak 1 276 MPa 620.5 MPa 282.62 g

## 4.2  Desain Konsep 2

## Gambar. 4.2 Desain Konsep 2

## Keterangan gambar di atas yaitu:
Nama link Nama Part Material Jumlah Yield strength material Yield Strength Sistem Massa Link 1 Bracket Alumunium kotak 1 276 MPa N/A 44.06  g Link 2 Connecting Rod Pipa galvanis 1 300 MPa 204 MPa 71.02 g Link 3 Slider Alumunium rol 1 276 MPa N/A 19.20 g Link 4 Slider rail Alumunuim kotak 1 276 MPa 620.5 MPa 282.62

## 4.3  Desain Konsep 3
Gambar. 4.3 Desain Konsep 3
Keterangan gambar di atas yaitu:
Nama link Nama Part Material Jumlah Yield strength material Yield Strength Sistem Massa Link 1 Bracket Alumunium kotak 1 276 MPa N/A 39.22 g

## 4.4  Pemilihan Desain Konsep
Tabel  pemilihan  konsep  ini  berfungsi  untuk  memudahkan  dalam  menyeleksi  konsep  desain  sesuai kebutuhan ditinjau dari 4 kriteria, seperti terlihat dalam tabel 4.1 dibawah ini:
Tabel 4.1 Pemilihan Konsep Metode Pugh Kriteria Objek Analisis Bobot Konsep-1 Konsep-2 Konsep-3 Massa Bracket 10% 0 0 1 Connecting Rod 10% 0 0 1 Slider 10% 0 0 1 Slider Rail 10% 0 0 1 Kemudahan Proses Semua Link 10% 0 0 0 Mobilitas Kinematik Semua Link 10% 0 0 0 Yield Streng Sistem Connecting Rod 20% 0 0 0 Slider Rail 20% 0 0 1 Total 100% 0 0 5 Total Skor 0 0 5
Peng ambilan keputusan dalam memilih konsep didasarkan  pada  score  terbesar.  Dari  total  Skor  sangatlah  jelas  desain  mana  yang  terbaik. Sehingga dari tabel dapat disimpulkan bahwa konsep desain  -3 dipilih sebagai konsep yang akan dianalisis tegangannya.

## 4.5  Analisis Perhitungan
1. Analisis Gaya Dorong pada Pintu
Asumsi:
- Lebar Pintu = 90 cm = 0,9 m
- Gaya gesek antara slider dan slider rail diabaikan.
- Jarak lingkar pintu menggunakan rumus:
- Berat pintu = 20 kg
- Waktu yang dibutuhkan untuk membuka dan menutup pintu adalah 3 detik.
Perhitungan:
Link 2 Connecting Rod Pipa galvanis 1 300 MPa 204 MPa 60.89 g Link 3 Slider Alumunium rol 1 276 MPa N/A 16.88 g Link 4 Slider rail Alumunuim kotak 1 276 MPa 27,6 MPa 274,49 g Keterangan Skor: Jika perbandingan pada tiap model / konsep lebih baik = 1 Jika perbandingan tiap model / konsep lebih buruk = -1 Jika perbandingan tiap model / konsep memiliki kesamaan = 0
Kecepatan buka / tutup pintu: S = V.t
V = ⁄
s
Gaya dorong pada handle : F dorong = m.a = m. ( ) = 20.  ( ) = 3.14 N
DBB Sistem ditunjukan pada gambar di bawah:
Gambar. 4.4 Dbb Sistem
ΣM O = 0 + F dorong (a + b) + F s (a) = 0 F s (7)  = - 3,14 (7 + 65) F s = - (3,14 (7+65))/7
F s = - F s = - 32.3 N Jadi  besarnya  F slider di  slider  adalah  32.3 Newton.  Dengan  arah  berlawanan  terhadap  gaya dorong.

## 4.6  Analisis Tegangan dan Faktor Keamanan Menggunakan Software Engineering.

## 1. Analisis Tegangan
Analisis  tegangan  pada connecting  rod dan slider  rail ini  bertujuan  untuk  mengetahui seberapa  kuat  desain  saat  diberi  gaya  dorong  sebesar  1.5x  gaya  slider  yaitu 48.45  Newton. Dan dapat  dilihat  pada  gambar  4.5  dan  4.6  bahwa  desain  dapat  menahan  beban  dengan  baik,  pada connecting  rod menunjukan  kekuatan  luluh  ( yield  strength )  yaitu  204  MPa,  dan  kekuatan  luluh ( yield strength ) pada slider rail yaitu 27,6 MPa. Yield strength galvanis sebesar 300 MPa dan Yield strength alumunium yaitu 276 MPa.
F Slider F Dorong Pintu Dinding o
Gambar. 4.5 Analisis Tegangan pada Connecting Rod
Gambar. 4.6 Analisis Tegangan pada Slider Rail

## 2. Faktor keamanan
Faktor  keamanan  material  sangatlah  penting  karena  berhubungan  langsung  dengan keselamatan pengguna.
Berikut tetapan untuk faktor keamanan:
- Jika faktor keamanan < 1 maka gagal
- Jika faktor keamanan = 1 maka tidak kuat
- Jika faktor keamanan > 1 maka sangat kuat
Maka  seperti  yang  ditunjukan  pada  gambar  4.7  dan  4.8.  Dimana  kedua  material  ini  aman digunakan saat diberi beban F- slider sebesar 48.45 N. Faktor keamanan pada connecting rod lebih besar  dari  1,0  yaitu  SF  =  1.4,  dengan  daerah  kritis  pada  posisi  bawah  yang  terkoneksi  dengan slider, ditunjukan dengan warna kehijaun. Begitupun pada slider rail yaitu SF = 10 dengan daerah kritis pada area baut bagian kanan terlihat menunjukan warna kuning kehijauan .
Gambar. 4.7 pengujian faktor keamanan pada Connecting Rod

## Gambar. 4.8 pengujian faktor keamanan pada Sider Rail

## 5. Kesimpulan
Hasil desain mekanisme 4 batang ini dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Dengan menggunakan metode pugh, desain konsep-3 terpilih sebagai konsep yang      unggul dari segi massa, Kemudahan proses, mobilitas kinematika, dan yield strength .
2. Yield  strength sistem connecting rod 204  MPa  dan yield  strength sistem slider  rail 27.6  MPa. Yield streng alumunium sebesar 276 MPa dan yield streng th galvanis sebesar 300 MPa.
3. - Safety faktor connecting rod = 300 / 204 = 1.4.
- Safety faktor slider rail = 276 / 27.6 = 10.

## 6. Daftar pustaka
Heinemann, H., Krämer, H.,  Zimmer, H., &  Martin,  R. (2021): Kinematik. Kleine Formelsammlung PHYSIK , 17–24. https://doi.org/10.3139/9783446469617.005
Joni  Dewanto,  &  Ninuk  Jonoadji.  (1999):  Mekanisme  Gerak  Translasi  Bolak-Balik  dengan  Ulir Silang. Jurnal Teknik Mesin , 1 (1), 14–18.
http://puslit2.petra.ac.id/ejournal/index.php/mes/article/view/15890.
Krisnu, S., Ing, P., Londen, I. M., & Eng, M. (2010). Perancangan Rangka dan Engsel Pintu Mobil Pick Up Pedesaan Multiguna . 1–4.
Naharuddin.  (2012):  Penentuan  Kecepatan  Dan  Percepatan  Mekanisme  Engkol  Peluncur  Pada Komponen Mesin. Jurnal Mekanikal , 3 (2), 268–278.
Dieter,  George  Ellwood.  (2009):  Engineering  design—  4th  ed.    p.  cm.  Includes  bibliographical references  and  indexes.  ISBN  978-0-07-283703-2  —  ISBN  0-07-283703-9  (hard  copy:  alk.  paper)  1. Engineering design. I. Schmidt, Linda C. II. Title. TA174.D495.
David G. Ullman. (2010): The mechanical Design Proses/ hal 182-188.
Destanul  Aulia,  Sri  Fajar  Ayu2,  Nefonafratilova1.  (2017):  Analisis  Perbandingan  Biaya  langsung (Direct Cost) dan Biaya Tidak Langsung (Indirect Cost) pada RUmah Sakit./ Departemen Administrasi dan Kebijakan  Kesehatan,  Fakultas  Kesehatan  Masyarakat,  Universitas  Sumatera  Utara  2  Universitas  Sumatera Utara.
Dewayana,  T.  S.,  &  Azmi,  N.  (n.d.).  (2008): PERANCANGAN  KURSI  PADA  STASIUN  KERJA GERINDA DI PT ASABA INDUSTRY . III (3).
Eva  Hertnacahyani  Herraprastantia,  Suluh  Jatmikob,  Hendri  Suryantoc.  (2019):  Studi  Numerik Gerakan Mainan Mekanik Monobike.
Dedi,  Irwan.  (2021):  Muchlisinalahuddin, APLIKASI  KINEMATIKA  PADA  MEKANISME LENGAN PENANAM ALAT TANAM PADI SEMI MEKANIS.
Ristadi Amri. (2014): Bahan Ajar Kinematika dan Dinamika Mesin Besmart. UNY Yogyakarta.
http://help.solidworks.com/2020/English/Solidworks/cworks/c_factor_of_safety_Check.